1、1 甲 2020 届一轮复习人教版 验证动量守恒定律 课时作业 基础训练 1. (2018 江西南昌月考 )利用气垫导轨做实验来验证动量守恒定律：如图甲所示， 开始时两个滑 块静止， 它们之间有一根被压缩的轻弹簧，两滑块用绳子连接；绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动， 得到如图乙所示的两个滑块 A、 B 相互作用后运动过程的频闪照片， 频闪的频率为 10 Hz.已知滑 块 A、 B 的质量分别为 200 g、 300 g， 根 据照片记录的信息， A、 B 离开弹簧后， 滑块 A 做匀速直线运动，其 速度大小为 m/s， 本次实验中得出的结论是 . 乙 答案： 0.09 两滑块组成的系统在相互
2、作用过程中动量守恒 解析： 由题图乙可知， 绳子烧断后， A、 B 均做匀速直线运动 开始时有 v A 0， v B 0， A、 B 被 弹开后有 v A 0.09 m/s， v B 0.06 m/s， mAv A 0.018 kg m /s， mBvB 0.018 kg m /s， 由此可得 mAv A mBvB， 即 0 mBv B mAv A， 结论是：两滑块组成的系统在 相互作用过程中动量守恒 2. (2018 江 苏 五 校 联 考 )某同学用如图所示的装置 “验证动量守 2 恒定律”，其操作步骤如下： A. 将操作台调为水平； B. 用天平测出滑块 A、 B 的质量 mA、 mB；
3、 C. 用细线将滑块 A、 B 连接，滑块 A、 B 紧靠在操作台边缘， 使 A、 B 间 的弹簧处于压缩状态； D. 剪断细线，滑块 A、 B 均做平抛运动，记录 A、 B 滑块的落 地点 M 、 N； E. 用刻度尺测出 M、 N 距操作台边缘的水平距离 x1、 x2； F用刻度尺测 出操作台台面距地面的高度 h. 3 (1)上述步骤中，多余的步骤是 (2)如 果 动 量 守 恒 ， 须 满 足 的 关 系 是 示 ) 答案： (1)F (2)mAx1 mBx2 (用测量量表 解析： 取滑块 A 的初速度方向为正方向，两滑块的质量和平抛 初速度大小分别为 mA、 mB、 v1、 v 2，
4、平抛运动的水平位移大小分别为 x1、 x2， 平抛运动的时 间为 t.需要验证的方程为 0 mAv 1 mBv 2， 又 v x1 v x2 m x m x ，故不需要用刻度尺测出操 1 t ， 2 t ，代入得到 A 1 B 2 4 作台台面距地面的高度 h.所以多余的步骤是 F. 3. 某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验 先 将 a 球从斜槽轨道上某固定 点处由静止开始滚下， 在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复 10 次；再把同样大小的 b 球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置，让 a 球仍从原固定 点由静止开始滚下， 和 b 球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处
5、，重复 10 次 (1)本实验必须测量的物理量有 A 斜槽轨道末端到水平地面的高度 H B小球 a、 b 的质量 ma、 mb C. 小 球 a、 b 的 半 径 r D. 小球 a、 b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间 t E. 记录纸上 O 点到 A、 B、 C 各点的距离 OA、 OB、 OC F. a 球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差 h (2) 根据实验要求， ma (填“大于”“小于”或“等 于” )mb. (3)放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时 落地，对实验结果有没有影响？ (不必做分析 ) . (4)为测定未放小球 b 时，小球 a 落点的平
6、均位置，把刻度尺的 零刻度线跟记录纸上的 O 点对齐，如图给出了小球 a 落点附近的情 5 况，由图可得 OB 距离应为 cm. (5)按照本实验方法，验证动量守恒定律的表达式是 . 答案： (1)BE (2) 大于 (3)b 球先落地，对实验结果无影响 (4)45.97(45.9545.99 均正确 ) (5)maOB maOA mbOC 解析： (1)必须测量的物理量有两小球的质量 ma、 mb， 各落点 A、 B、 C 到 O 点的距离 OA、 OB、 OC， B、 E 正确 (2)为使 a 球碰 b 球后不反弹，必须有 mamb. (3)b 球被碰飞出后， a 球还要在水平段运动一小段
7、，因此， b 球 先落地，但不影响实验结果 (4)画 尽 可 能 小 的 圆 把 所 有 的 小 球 落 点 圈 在 里 面 ， 圆 心 位 置 大 约 在 45.97 cm. (5)若动量守恒，应有 mava mav a mbv b， va 是小球 a 单 独 下 落离开轨道时的速度， v a、 v b 是两球碰后离开轨道时的速度， x OB OA OC 又 v t，则有 ma t ma t mb t ，即 maOB maOA mbOC. 4. 气 垫 导 轨 (如 图 甲 所 示 )工作时，空气从导轨表面的小孔喷出， 在 导 轨 表 面 和 滑 块 内 表 面 之 间 形 成 一 层 薄
8、薄 的 空 气 层 ， 使 滑 块 不 与 导 轨表面直接接触， 大大减小了滑块运动时的阻力 为了验证动量 守恒 6 定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为 a 的滑块， 每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连， 两个打点计时器所用电源的频 率均为 b.气垫导轨正常工作后， 接通两个打点计时器的电源， 并让两滑块以不同的速度相向 运动， 两滑块相碰后粘在一起继续运动 图乙所示为某次 实验打出的点迹清晰的纸带的一部分， 在纸带上以同间距的 6 个连续点为一段划分纸带， 用刻度 尺分别量出其长度 s1、 s2 和 s3. 若题中各物理量的单位均为国际单位， 那么， 碰撞前两滑块的动量大 小分
9、别为 、 ， 两滑块的总动量大小为 ； 碰 撞后两滑块的总动量大小为 重复上述实验， 多做几次 若 碰撞前、 后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等， 则动量守 恒定 律得到验证 答案： 0.2abs1 0.2abs3 0.2ab(s1 s3) 0.4abs2 1 5 解析： 打点周期 T b， 打 s1、 s2、 s3 均用时 b. s1 bs1 碰前其中一滑块的动量 p1 mv1 m t a 5 0.2abs1. 7 碰前另一滑块的动量 p mv s3 a bs3 0.2abs ， 2 2 m t 5 3 8 故碰前总动量 p p1 p2 0.2ab(s1 s3)， s2 同 理 碰
10、后 总 动 量 p 2m t 0.4abs2. 能力提升 5. 为了验证动量守恒定律 ( 探 究 碰 撞 中 的 不 变 量 )， 某 同 学 选 取 了两个材质相同、体积不等的立 方体滑块 A 和 B，按下述步骤进行实验： 步骤 1：在 A、B 的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体； 步骤 2：安装好实验装置如图甲，铝质轨道槽的左端是倾斜槽， 右端是长直水平槽， 倾斜槽和水平槽由一小段弧连接， 轨道槽被固定 在水平 桌面上， 在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频 闪照相机； 步骤 3：让滑块 B 静置于水平槽的某处，滑块 A 从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪
11、拍摄，直 到 A、B 停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片； 步骤 4：多次重复步骤 3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一 幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图乙所示 9 (1)由图乙分析可知，滑块 A 与滑块 B 碰撞位置 10 A 在 P5、 P6 之间 B 在 P6 处 C 在 P6、 P7 之间 (2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理 量是 A、 B 两个滑块的质量 m1 和 m2 滑块 A 释放时距桌面的高度 频闪照相的周期 照片尺寸和实际尺寸的比例 照片上测得的 x45、 x56 和 x67、 x78 照片上测得的 x34、 x45、 x56 和 x67、
12、x78、 x89 滑块与桌面间的动摩擦因数 写出验证动量守恒的表达式 (3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建 议 ： . 答案： (1)B (2) m1(x452x 56x 34) (m1 m2)(2x67 x78 x89) (3)将轨道的一 端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都 做匀速运动 (其他合理答案也可 ) 解 析 ： (1)由 题 图 可 得 x12 3.00 cm, x232.80 cm， x34 2.60 cm， x45 2.40 cm， x56 2.20 cm， x67 1.60 cm， x78 1.40 cm， x89 1.20 cm. 根 据 匀 变
13、 速 直 线 运 动 的 特 点 可 知 A、 B 相 撞 的 位 置 在 P6 处 (2)为了探究 A、 B 相撞前后动量是否守恒， 就要得到碰撞前后的动量， 所以要测量 A、 B 两个滑块的质量 m1、 m2 和碰撞前后的速度 设 照相机拍摄时间间隔为 T， 则 P4 处的速度为 v 4 x34x 45 2T ，P 5 处的速 11 度 为 v5 x45 x56 2T ，因为 v5 v4 v 6 2 ，所以 A、 B 碰撞前在 P6 处的速 度 为 v 6 x45 2x56 x34 2T ；同理可得碰撞后 AB 在 P6 处的速度为 v6 2x67 x78 x89 2T .若动量守恒则有 m1v 6 (m1 m2)v6， 整理得 m1(x45 2x56 x34) (m1 m2)(2x67 x78 x89) 因 此 需 要 测 量 或 读 取 的 物 理 量 是 . (3)若碰撞前后都做匀速运动则可提高实验的精确度
